非管道式推进系统技术方案

本文为非管道式推进系统提供了设备和系统

【技术实现步骤摘要】
非管道式推进系统
[0001]本申请是
2022
年
10
月
14
日所提出的申请号为
202211261676.7、
专利技术名称为“非管道式推进系统”的专利技术专利申请的分案申请
。


[0002]该技术大体涉及非管道式推进系统
。

技术介绍

[0003]通常，飞行器推进系统的风扇通过加速穿过风扇的空气来产生推力
。
对推力产生效率不利的因素包括空气进入和通过风扇时的能量损失
、
对推力没有贡献的速度贡献
(
例如离开风扇的空气中的旋流和涡流
)、
飞行器推进系统的外表面上的摩擦阻力
、
以及飞行器推进系统的外表面上的与冲击波相关的阻力
(
例如波阻力
)。
因此，对于飞行器推进系统，目标是生成给定量的推力，而不需要向风扇提供过多的输入功率
。
因此，期望最小化推力产生中的低效率
。
附图说明
[0004]本文公开了与非管道式推进系统有关的系统和设备的实施例
。
本说明书包括附图，其中：
[0005]图1示出了根据一些实施例的具有旋转轴线
、
前后叶片组件
、
前后壳体
、
发动机入口和发动机出口的示例性非管道式推进系统的正视横截面视图；
[0006]图2是根据一些实施例的附接到飞行器的机翼的示例性燃气涡轮发动机的示意立体图；
[0007]图3是根据一些实施例的示例性非管道式推进系统的横截面，示出了沿流动路径曲线的曲率；
[0008]图4示出了根据一些实施例的通过非管道式推进系统的叶片组件的空气流；
[0009]图5示出了当空气在非线性固体表面上移动时对空气的影响；
[0010]图6示出了根据一些实施例的限定用于后壳体的示例性流动路径曲线的三个表面位置的示意图；
[0011]图7示出了根据一些实施例的用于后壳体的流动路径曲线的示例；
[0012]图8示出了根据一些实施例的图7中的相同的三个流动路径曲线关于它们相对于轴向距离的一阶导数的示例性曲线图；
[0013]图9通过示出根据一些实施例的相对于图7中的三个曲线的轴向距离的二阶导数来说明曲率；
[0014]图
10
示出了根据一些实施例的图1的非管道式推进系统的相同的正视横截面视图，但元件编号特别参考前壳体或旋转器部分；
[0015]图
11
是描绘根据一些实施例的非管道式推进系统的前壳体的形状的图
200
；
[0016]图
12
是描绘根据一些实施例的非管道式推进系统的前壳体的形状界限的图
1200
；
可以指非管道式推进系统的螺旋桨或两个叶片组件
。
[0037]根据本公开，非管道式推进系统能够实现高亚音速巡航飞行速度
。
巡航是飞行的一个阶段，其在飞行器爬升之后和开始下降之前平飞到设定高度时发生
。
因此，如本文所使用的，巡航代表飞行器旨在操作的连续
、
高速和稳定的飞行条件
。
这种描述是为了将巡航与某些异常或瞬态条件
(
例如俯冲
)
区分开来，在异常或瞬态条件下，飞行器可以达到高飞行速度，但飞行器在从起飞到着陆的大部分任务中都不打算经历这种条件
。
[0038]一种能够实现最高亚音速巡航飞行的非管道式推进系统可以具有以彼此空气动力学关系定位的两个叶片组件
。
如本文所用，“空气动力学关系”是指它们被定位成使得一个位于另一个的下游，因此由前叶片组件作用的空气的至少一部分随后由后叶片组件作用
。
这允许由前叶片组件赋予空气的切向速度
(
也称为旋流
)
被后叶片组件赋予的切向速度变化中和，即至少部分地抵消
。
叶片组件中的至少一个是旋转组件，其承载绕旋转轴线旋转并且位于发动机机舱外的翼型叶片阵列
。
另一个叶片组件可以是另一个旋转叶片组件
(
转子
)
，或者它可以是静止叶片组件
(
定子
)。
如果没有后叶片组件来抵消前叶片组件的旋流，高速飞行所需的每单位正面或环形风扇区域的高功率会使通过非管道式推进系统的空气中产生过多的旋流，从而导致产生推力的效率低下
。
出于这个原因，单螺旋桨推进系统
(
例如涡轮螺旋桨发动机上的螺旋桨
)
通常为巡航马赫数不超过
0.72
的飞行器提供动力
。
[0039]如果非管道式推进系统包括都是转子的两个叶片组件，则前叶片组件和后叶片组件的叶片被布置成在相对方向上绕公共轴线旋转，并且沿该轴线轴向间隔开
。
例如，前转子组件和后转子组件的相应叶片可以同轴安装并间隔开，其中前转子组件的叶片被构造为绕轴线顺时针旋转，而后转子组件的叶片被构造为绕轴线逆时针旋转
(
反之亦然
)。
[0040]如果两个叶片组件中的一个是定子，则该叶片组件不绕轴线旋转并且在空气动力学上放置在旋转叶片组件的上游或下游，分别是前叶片组件或后叶片组件
。
如果在空气动力学上放置在旋转叶片组件的上游，则静止叶片组件在与转子旋转方向相对的方向上向空气赋予切向速度，称为反旋流
。
由于旋转方向，后旋转叶片组件向空气赋予切向速度变化，以降低通过它的空气的切向速度的大小
。
如果在空气动力学上定位在旋转叶片组件的下游，则静止叶片组件赋予和转子赋予的切向速度方向相对的切向速度变化，称为去旋流
。
通过对它从旋转叶片组件接收到的空气进行去旋流，后叶片组件减小了通过它的空气的切向速度的大小
。
定子中的叶片通常称为“轮叶”。
然而，本文使用的通用术语“叶片”和“叶片组件”用于旋转叶片组件或静止叶片组件
。
[0041]对于静止叶片组件，飞行器结构可以与叶片组件混合
、
集成或合并
。
例如，用于将发动机安装到飞行器的挂架可以沿旋转叶片组件的旋转轴线占据与静止叶片组件中的至少一些叶片相同的轴向范围中的一些
。
此外，部分飞行器结构可以设计成用于前叶片组件的反旋流或后叶片组件的去旋流的目的
。
因此，飞行器结构可以增加甚至替换静止叶片组件中的一些叶片
。
[0042]如本文所用，平行于旋转轴线和垂直于旋转轴线的距离指示的位置或坐标限定了所指示结构的外部流动路径表面
。
外部流动路径表面与叶片组件一起工作以影响工作流体
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种被构造用于高亚音速巡航的飞行器的非管道式推进系统，其特征在于，包括：旋转轴线；前叶片组件，所述前叶片组件由多个前叶片组成；后叶片组件，所述后叶片组件由多个后叶片组成；前壳体；后壳体；其中，每个前叶片和每个后叶片包括靠近所述旋转轴线的叶片根部和远离所述旋转轴线的叶片尖端；其中，流动路径曲线对应于所述后壳体的外表面与包含所述旋转轴线和后叶片根部的最后点的平面的相交线；其中，对于所述流动路径曲线，轴向方向
z
平行于所述旋转轴线，并且半径
r
是距所述旋转轴线的距离；其中，所述流动路径曲线上具有半径
r
b
的凸起位置是通过从所述后叶片根部上的所述最后点向后行进到第一半径达到最大值的位置来找到的；其中，所述流动路径曲线上具有半径
r
h
的局部最小值是通过从所述凸起位置向前行进到第二半径在所述后叶片根部的轴向范围内停止减小的最近点来找到的；其中，比
r
b
/r
h
>1.081
；并且其中，轴向距离
z
b
在所述凸起位置和所述局部最小值之间，并且其中比
z
b
/r
h
<2.103。2.
根据权利要求1所述的非管道式推进系统，其特征在于，其中，半径为
r
m
的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：